[发明专利]一种氮氧化物降解膜的制备方法

说明书

本发明的一种氮氧化物降解膜的制备方法，通过溶胶凝胶法将F、N掺杂于由乙酰丙酮铈和乙酰丙酮钡反应形成的BaCeO₃中，制得F、N共掺杂的BaCeO₃的粉状固体，其中，乙酰丙酮铈、乙酰丙酮钡、氟化钾和三聚氰胺中的n(Ba)：n(Ce)：n(F)：n(N)的摩尔比为1：1：(0.05～0.15)：(0.02～0.08)；球磨处理相应质量比的F、N共掺杂的BaCeO₃粉状固体与石墨烯，常温下经12～18小时得到均匀的前驱体粉末；以及将所述前驱体粉末经浇铸成型，制得的成型片在500℃的氮气气氛下焙烧处理5h，制得所述氮氧化物降解膜，以用于电催化降解氮氧化物。从而通过溶胶凝胶法制备非金属改性的无机降解膜，其具有更加高效稳定的电流利用率，适用于高选择性电催化降解氮氧化物。

本申请为分案申请，原案专利号为：201510808164.1，申请日为2015年11月20日，发明名称为：一种氮氧化物降解膜及其制备方法。

技术领域

本发明涉及一种无机膜领域，具体地说，是一种高选择性用于电催化降解氮氧化物的无机膜的制备方法。

背景技术

氮氧化物(NO_x)是现今大气污染中的主要污染物之一，其会引起光化学烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层破坏等重大环境问题，同时具有生物呼吸毒性，对生态环境和人类健康造成了巨大的危害。NO_x主要来自煤、石油等化石燃料燃烧及硝酸生产等过程，同时随着我国机动车保有量的迅速增加，由汽车尾气排放所产生的NO_x的排放份额在不断增加，因此对其进行净化处理是我国NO_x排放总量控制中非常关键的一步。

在机动车尾气处理上采用无机膜反应器降解NO_x具有的优点：1、无需外加热源，NO_x的脱除温度与机动车排放尾气的范围非常匹配；2、N₂选择性更高；3、由于多离子传导特性，脱销效率更高。Hibino等先后利用氧化钪掺杂的稳定性氧化锆和具有萤石结构的氧化钐掺杂氧化铈等固体电解质与贵金属Pd电极构成膜反应器，在700℃下进行NO_x脱除，其反应温度较高并且脱除效率较低。Kammer等人则以氧化钆掺杂的氧化铈作为固体电解质，以贵金属Pt或Au作为电极，在400-600℃下进行NO_x脱除，但是其脱除效率较低，电流利用效率也需要进一步的提高。在申请号为CN201310615694.5的发明专利公开了一种采用Zr、Y掺杂的BaCeO₃和二元碳酸盐Na₂CO₃、Li₂CO₃混合制备的无机膜，将其在H₂存在的条件下进行NO_x的电催化脱除，其在300-500℃脱除效果较好，但是其电流效率随着温度的上升呈现出明显的下降趋势。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氮氧化物降解膜及其制备方法，通过溶胶凝胶法制备非金属改性的无机膜，其具有更加高效稳定的电流利用率，从而用于高选择性电催化降解氮氧化物。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种氮氧化物降解膜的原料组分主要由乙酰丙酮铈、乙酰丙酮钡、氟化钾、三聚氰胺以及石墨烯组成，其中，乙酰丙酮铈、乙酰丙酮钡、氟化钾以及三聚氰胺通过溶胶凝胶法制得F、N共掺杂的BaCeO₃，通过石墨烯与F、N共掺杂的BaCeO₃的混制得前驱体粉末，经浇铸成膜法得所述氮氧化物降解膜。

根据本发明的一实施例，在F、N共掺杂的BaCeO₃中，n(Ba)：n(Ce)：n(F)：n(N)的摩尔比为1：1：(0.05～0.15)：(0.02～0.08)。

根据本发明的一实施例，F、N共掺杂的BaCeO₃与石墨烯的质量比为4：(0.5～1.5)。